Магнитодвижущая (намагничивающая) сила

Магнитодвижущей силой (МДС), или намагничивающей силой (НС), катушки или обмотки с током называют произведение числа витков катушки w на протекающий по ней ток I.

МДС Iw вызывает магнитный поток в магнитной цепи подобно тому, как ЭДС вызывает электрический ток в электрической цепи. Как и ЭДС, МДС — величина направленная (положительное направление на схеме обозначают стрелкой).

Положительное направление МДС совпадает с движением острия правого винта, если винт вращать по направлению тока в обмотке.

Для определения положительного направления МДС пользуются мнемоническим правилом: если сердечники мысленно охватить правой рукой, расположив ее пальцы по току в обмотке, а затем отогнуть большой палец, то последний укажет направление МДС.

На рис. 14.5 дано несколько эскизов с различным направлением намотки катушек на сердечник и различным направлением МДС.

Рис. 14.5.

Разновидности магнитных цепей

Магнитной цепью в общем случае называют совокупность катушек с током, ферромагнитных тел или каких-либо иных тел (сред), по которым замыкается магнитный поток.

Магнитные цепи могут быть подразделены на неразветвленные и разветвленные. Примером неразветвленной цепи может служить цепь, показанная на рис. 14.6. Разветвленные цепи делятся на симметричные и несимметричные. Магнитная цепь на рис. 14.7 симметрична: в ней Ф_х = Ф₂, если обе части ее, расположенные слева и справа от вертикальной пунктирной линии, одинаковы в геометрическом отношении, изготовлены из одного и того же материала и если I_lw₁ = I₂w₂.

Рис. 14.6.

Рис. 14.7.

Достаточно сделать I₁w₁ Ф I₂w₂, изменить направление тока в одной из обмоток или сделать воздушный зазор в одном из крайних стержней магнитопровода, чтобы магнитная цепь на рис. 14.7 стала несимметричной. Если цепь (см. рис. 14.7) окажется несимметричной, то Ф_г Ф Ф₂.

Роль ферромагнитных материалов в магнитной цепи

Электрические машины, трансформаторы и другие аппараты конструируют так, чтобы магнитный поток в них был по возможности наибольшим. Если в магнитную цепь входит ферромагнитный материал, то поток в ее ветвях при одной и той же МДС и одинаковой геометрии цепи оказывается во много раз больше, чем в случае отсутствия ферромагнитного материала.

Пример 139.

Даны два одинаковых в геометрическом отношении кольцевых сердечника (рис. 14.8). Радиус их средней магнитной линии R — 11 см, поперечное сечение S = 2 см². Один сердечник неферромагнитный, например деревянный, а другой — ферромагнитный (кривая намагничивания представлена на рис. 14.9). На каждый кольцевой сердечник намотана обмотка с числом витков w = 200 и через них пропущен одинаковый ток I = 1 А. Определить потоки в сердечниках.

Решение. По закону полного тока напряженность поля одинакова в обоих сердечниках и не зависит от материала:

Магнитный поток в неферромагнитном сердечнике.

Рис. 14.8.

Рис. 14.9.

По кривой намагничивания (рис. 14.9) находим, что при Я = 318 А/м В ~ ~ 1,02 Тл. Магнитный поток в ферромагнитном сердечнике.

Таким образом, поток в ферромагнитном сердечнике в 2550 раз больше, чем в неферромагнитном.

Ферромагнитные материалы вводят в магнитную цепь также с целью сосредоточения магнитного поля в заданной области пространства и придания ему определенной конфигурации.